“Aparato de cocción que comprende un foco radiante”

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con aparatos de cocción que comprenden al menos un foco radiante.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

Los focos radiantes conocidos en el estado de la técnica comprenden un dispositivo de seguridad contra el sobrecalentamiento y la consecuente rotura por tensión térmica de la vitrocerámica. Estos dispositivos suelen ser dispositivos electromecánicos que atraviesan el aro aislante del foco radiante, disponiéndose sobre el elemento radiante correspondiente.

Por otro lado, son conocidos focos radiantes que incluyen además sensores de temperatura cuyo objetivo es medir la temperatura de la placa vitrocerámica a través de la cual se puede controlar la temperatura del recipiente que se dispone sobre el foco radiante correspondiente, tales como el descrito en US2016174299A1 , en donde se divulga un foco radiante adaptado a una encimera de cocción que comprende un sensor de temperatura adaptado para medir la temperatura de la encimera de cocción y unos medios elásticos adaptados para mantener el sensor de temperatura en contacto permanente con la encimera de cocción.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar un aparato de cocción que comprende al menos un foco radiante, según se define en las reivindicaciones.

El aparato de cocción según la invención comprende al menos un foco radiante que comprende una base aislante, al menos un elemento calefactor, una carcasa que aloja en su interior la base aislante y un sensor de temperatura para medir la temperatura en el interior del foco radiante, y unos medios de control configurados para cortar la alimentación del elemento calefactor cuando el sensor de temperatura detecta en el interior del foco radiante una temperatura superior a una temperatura predeterminada, siendo los medios de control medios de control electrónicos configurados para controlar además la potencia suministrada a cada foco radiante a través de la temperatura medida por el sensor de temperatura.

Los medios de control del aparato de cocción tienen una doble función a partir de los datos proporcionados a través del único sensor de temperatura del foco radiante: además de funcionar como medios de segundad, controlan/gestionan la potencia suministrada a cada foco radiante. Esta última función hace viable una cocción en sistema de lazo cerrado en la cual el usuario elige una temperatura de trabajo que se mantiene constante mediante la continua monitorización de la temperatura y gestión de la potencia calorífica del foco radiante respectivo.

El foco radiante comprende un cuerpo aislante fijado a la base aislante, que se extiende sustancialmente ortogonal a dicha base aislante, soportando dicho cuerpo aislante el sensor de temperatura. De este modo, el sensor de temperatura, además de detectar temperaturas que el foco radiante no debería sobrepasar por seguridad, detecta con bastante aproximación la temperatura del puchero dispuesto sobre la vitrocerámica.

El aparato de cocción obtenido es más eficiente, cada foco radiante incluye un único sensor de temperatura, dicho sensor no atraviesa el aro por lo que se reduce la altura del aro aislante que es la parte aislante del foco radiante con menor capacidad de aislamiento térmico, lo que implica disminuir las pérdidas energéticas a través de dicho aro aislante. Además, al ser menor la altura del aro aislante, se disminuye la distancia del elemento calefactor a la placa vitrocerámica, con lo que se aproxima más la fuente de calor al elemento a calentar sobre la placa vitrocerámica.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un aparato de cocción según la invención que comprende varios focos radiantes.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un foco radiante comprendido en una primera realización del aparato de cocción de la figura 1 .

La figura 3 muestra una vista seccionada del foco radiante mostrado en la figura 2.

La figura 4 muestra un detalle A del foco radiante mostrado en la figura 3.

La figura 5 muestra un detalle A de otro foco radiante comprendido en una segunda realización del aparato de cocción de la figura 1 .

La figura 6 muestra un detalle A de un foco radiante comprendido en una tercera realización del aparato de cocción de la figura 1 .

La figura 7 muestra un detalle A de un foco radiante comprendido en una cuarta realización del aparato de cocción de la figura 1 .

La figura 8 muestra un detalle A de un foco radiante comprendido en una quinta realización del aparato de cocción de la figura 1 .

Las figuras 9A-9C muestran diferentes ejemplos de medios de retención comprendidos en un foco radiante del aparato de cocción según la invención.

La figura 10 muestra un esquema eléctrico de un circuito de lectura de temperatura del aparato de cocción según la invención.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En la figura 1 se muestra un aparato de cocción 100 según la invención que comprende unos focos radiantes 1 , siendo los focos radiantes focos radiantes eléctricos.

Cada foco radiante 1 comprende una base aislante 2, que tiene una superficie superior 2a sustancialmente plana sobre la cual se fija al menos un elemento calefactor 4, un aro aislante 5 que se apoya sobre la base aislante 2, y una carcasa 3 metálica, alojando la carcasa 3 en su interior dicha base aislante 2 y, parcialmente, dicho aro aislante 5. La carcasa 3 está adaptada a la geometría exterior de la base aislante 2 y al aro aislante 5.

El elemento calefactor 4 es una resistencia eléctrica que puede ser de tipo fleje o de hilo bobinado, como ya es conocido en el estado de la técnica. La base aislante 2 está hecha de un material uniforme microporoso, buen aislante térmico, de buenas propiedades mecánicas y resistente a la absorción de humedad. El aro aislante 5 está hecho de material térmicamente aislante que tiene buenas propiedades mecánicas, así como alta resistencia a la temperatura. El aro aislante 5 está hecho de un material más denso que el de la base aislante 2 por los requisitos mecánicos al que está sujeto, lo que implica que tiene unas mayores pérdidas térmicas.

El foco radiante 1 comprende además un sensor de temperatura 10 para medir la temperatura en el interior del foco radiante 1 . El aparato de cocción 100 comprende unos medios de control 30 configurados para cortar la alimentación del elemento calefactor 4 cuando el sensor de temperatura 10 detecta en el interior del foco radiante 1 una temperatura superior a una temperatura predeterminada o una variación determinada de temperatura con respecto al tiempo cuyo origen sea un funcionamiento inadecuado del foco radiante. El sensor de temperatura 10 comprende un cuerpo aislante 11 fijado a la base aislante 12, que se extiende sustancialmente ortogonal a la base aislante 2 del foco radiante 1 , soportando dicho cuerpo aislante 11 el sensor de temperatura 10. Los medios de control 30 son medios de control electrónicos configurados para controlar además la potencia suministrada a cada foco radiante 1 a través de la temperatura medida por el sensor de temperatura 10.

El foco radiante 1 tiene una altura más reducida que los del estado de la técnica con lo cual se maximiza su eficiencia energética. El aro aislante 5 tiene una altura máxima de, aproximadamente, 12 mm. Teniendo en cuenta que el aro aislante 5 tiene unas propiedades aislantes peores que las de la base aislante 2, ya que sus requerimientos mecánicos hacen que tenga que ser más denso y a mayor densidad se obtiene un peor aislamiento, al posibilitar la reducción de la altura del aro aislante 5 se obtiene un foco radiante 1 energéticamente más eficiente.

Por otra parte, la placa vitrocerámica, cuando es sometida a una temperatura muy elevada, por ejemplo, a partir de 500°C, se comporta como un material conductor. La normativa existente exige que el foco radiante pueda soportar un ensayo en el que se simula la entrada de un rayo de 3.000 V entre el puchero dispuesto sobre el foco radiante y los elementos calefactores. Para superar este ensayo, la placa vitrocerámica debe estar separada del elemento calefactor 4 una distancia de al menos, aproximadamente, 8 mm. El aro aislante 5 de cada foco radiante 1 tiene la altura máxima que posibilita cumplir dicha normativa de seguridad.

Por otro lado, el sensor de temperatura 10 se dispone soportado en un extremo del cuerpo aislante 11 , atravesando los hilos del sensor de temperatura 10 el cuerpo aislante 11. En las realizaciones mostradas en las figuras 2 a 8, el cuerpo aislante 11 comprende unos orificios 12 cada uno de los cuales es atravesado por el hilo eléctrico correspondiente del sensor de temperatura 10. En otras realizaciones, no mostradas en las figuras, el cuerpo aislante 11 es hueco e incluye una pared interior que delimita dos cavidades de modo que cada hilo eléctrico del sensor de temperatura 10 atraviesa la cavidad respectiva. La pared interior puede ser un elemento independiente del cuerpo aislante.

El cuerpo aislante 11 está hecho de un material cerámico. Preferentemente, el cuerpo aislante 11 es un cuerpo sustancialmente cilindrico. Dicho cuerpo aislante 11 se dispone insertado en la base aislante 2 del foco radiante 1 de modo que se mantiene sustancialmente ortogonal a dicha base aislante 2, asegurándose un correcto posicionamiento del sensor de temperatura 10 con respecto al elemento calefactor 4.

El sensor de temperatura 10 no contacta directamente con la placa vitrocerámica, sino que es el aro aislante 5 el que contacta directamente con la placa vitrocerámica, disponiéndose el sensor de temperatura 10 a una distancia mínima de la placa vitrocerámica que le permite medir una temperatura bastante similar a la temperatura del utensilio de cocina dispuesto sobre el foco radiante 1. El sensor de temperatura 10 se dispone a una distancia del elemento calefactor 4 correspondiente de al menos, aproximadamente, 0,5 mm, preferentemente de al menos 4 mm.

En una realización preferente, el cuerpo aislante 11 comprende un alojamiento 13 en un extremo, en donde se dispone alojado el sensor de temperatura 10. El alojamiento 13 está delimitado por uñas paredes laterales 14 que protegen térmicamente el sensor de temperatura 10 frente a radiaciones directas del elemento calefactor 4, de modo que se incrementa la precisión de la lectura del sensor de temperatura 10, siendo esta similar a la temperatura de la placa vitrocerámica, y por tanto del puchero dispuesto sobre la placa vitrocerámica.

Por otro lado, el cuerpo aislante 11 se dispone parcialmente insertado en la base aislante 2, siendo retenido contra la carcasa 3 a través de unos medios de retención 20 que comprenden unas pestañas flexibles 22 que rodean el cuerpo aislante 11 y que están configuradas para retener al cuerpo aislante 11 una vez que dicho cuerpo aislante 11 atraviesa los medios de retención 20, impidiendo el desplazamiento de dicho cuerpo aislante 11 en sentido contrario al de inserción.

En las figuras 9A a 9C se muestran diferentes ejemplos de los medios de retención 20. En todos ellos, los medios de retención 20 comprenden un elemento de retención 21 , 2T y 21” que incluye las pestañas flexibles 22. El elemento de retención 21 , 21’ y 21” es una arandela en cuyo diámetro interior se disponen las pestañas flexibles 22. En la figura 9A el elemento de retención 21 incluye un reborde 23 exterior configurado para hacer tope contra la carcasa 3 del foco radiante 1. En la figura 9B, el elemento de retención 2T incluye un reborde 23 exterior pero, en este caso, la base de la arandela hace tope contra la carcasa 3 del foco radiante. El elemento de retención 21 , 2T y 21” se dispone alojado en un receso 2b de la base aislante 2 correspondiente, estando recubierto dicho receso 2b por la carcasa 3 que incluye en dicha zona un rebaje 3b correspondiente. De este modo, el cuerpo aislante 11 no sobresale por debajo de la carcasa 3, evitándose posibles golpes que pudieran desplazar el cuerpo aislante 11 y, con él, el sensor de temperatura 10. El desplazamiento repercutiría en el correcto control del foco radiante 1 , dado que al modificarse la distancia del sensor con respecto a la placa vitrocerámica cambiarían los parámetros predeterminados del control. Por otra parte, esto posibilita el embalaje de los focos radiantes apilados entre sí, disponiéndose enfrentadas unas superficies sustancialmente planas de las carcasas 3 respectivas.

En las realizaciones mostradas en las figuras, el elemento de retención 21 , 2T y 21” está fijado a la carcasa 3 bien por presión, soldadura, adhesivo u otros medios de fijación.

En otro ejemplo mostrado en la figura 8, los medios de retención 20 comprenden un segundo elemento de retención 24 que retiene el cuerpo aislante 11 contra la superficie superior 2a de la base aislante 2. El segundo elemento de retención 24 es igual al elemento de retención 21 alojado en el alojamiento 2b de la base aislante 2. Ambos elementos de retención 21 actúan a modo de sándwich, reteniendo el cuerpo aislante 11 contra la base aislante 2 y la carcasa 3.

Por otro lado, el foco radiante 1 comprende unos medios de guía 15, mostrados en detalle en la figura 4, configurados para guiar el montaje del cuerpo aislante 10 y mantenerlo sustancialmente ortogonal con respecto a la base aislante 2. En las figuras 5 a 8 se muestran ejemplos de diferentes medios de guía 15’ y 15”, siendo el resto de las características de los focos radiantes T, 1”, T” y 1”” ¡guales a las descritas hasta ahora. Cada medio de guía 15, 15’ y 15” comprende una guía 16, 16’ y 16” que forma parte de la carcasa 3, rodeando dicha guía 16, 16’ y 16” al cuerpo aislante 10 guiándolo. En particular, cada guía 16, 16’ y 16” se extiende desde el rebaje 3b correspondiente de la carcasa 3 hacia e interior de la base aislante 2.

En la realización mostrada en la figura 4, la guía 16 es sustancialmente cilindrica y está insertada en la base aislante 2. La guía 16 se extiende desde una superficie sustancialmente plana del rebaje 3b hacia el interior de la base aislante 2.

En otras realizaciones, mostradas en las figuras 5 y 7, la guía 16’ tiene un tramo sustancialmente troncocónico seguido de un tramo sustancialmente cilindrico y se dispone parcialmente insertada en la base aislante 2.

En otra realización, mostrada en la figura 6, la guía 16” es sustancialmente troncocónica.

Por otra parte, los medios de control 30 del aparato de cocción 40 tienen una doble función: son medios de control electrónicos configurados para cortar la alimentación del elemento calefactor 4 cuando el sensor de temperatura 10 detecta en el interior del foco radiante 1 , T, 1”, _una t _em p _era t _ura superior a una temperatura predeterminada, y para controlar/gestionar además la potencia suministrada a cada foco radiante 1 , T, 1”, T” y 1”” a través de la temperatura medida por el sensor de temperatura 10. Esta última función hace viable una cocción en sistema de lazo cerrado en la cual el usuario elige una temperatura de trabajo que se mantiene constante mediante la continua monitorización de la temperatura y gestión de la potencia calorífica del foco radiante respectivo.

En una realización preferente, el sensor de temperatura 10 es un termopar. El termopar tiene una unión caliente 10a soportada en el cuerpo aislante 11 , una unión fría dispuesta en una PCB de los medios de control 30, y un circuito de compensación (no representado) que tiene como objeto eliminar el efecto que produce la temperatura ambiente en la medición. El circuito de compensación comprende un sensor NTC que devuelve directamente la temperatura de ese punto. Por lo tanto, para establecer la temperatura en la junta caliente, se mide la tensión generada en el termopar y se compensa dentro del microcontrolador con la temperatura de la NTC.

El aparato de cocción 40 mostrado en la figura 1 comprende un soporte 41 en donde se disponen los focos radiantes 1 respectivos (en cualquiera de sus realizaciones descritas). Los medios de control 30 comprenden un circuito de lectura 31 para cada foco radiante 1 , un interfaz 35 con el usuario y una fuente de alimentación alojados en el soporte 41 . Los circuitos de lectura 31 , el interfaz 35 y la fuente de alimentación pueden estar dispuestos en la misma PCB o soporte electrónico, o pueden estar en PCBs o soportes electrónicos diferentes y conectados entre sí. El aparato de cocción 40 según la invención posibilita una concepción del aparato de cocción con menos requerimientos de altura que la configuración habitual, consiguiéndose de esta manera reducir de forma notable la altura de encastre del aparato en la encimera. Así, la altura del soporte 41 es inferior a, aproximadamente, 35 mm, en particular inferior a 30 mm.

En la figura 10 se muestra el esquema eléctrico de los circuitos de lectura de temperatura 31 de los cuatro focos radiantes 1 mostrados en la figura 1 , comprendiendo cada circuito de lectura de temperatura 31 al menos un elemento elevador de tensión 32 conectado al termopar 10, siendo el objetivo elevar la tensión generada entre la unión caliente y la unión fría del termopar 10 para que el interfaz 35 pueda leerla. El elemento elevador de tensión 31 es preferentemente un amplificador operacional inversor, es decir, la señal de entrada es amplificada e invertida su polaridad. Cada circuito de lectura de temperatura 31 comprende además un primer condensador 33 a través del cual se filtra la señal y una combinación de resistencia y condensador (filtro RC) 34 para atenuar posibles interferencias, ruido o picos en la señal, disponiéndose tanto el condensador 33 como el filtro RC 34 antes del elevador de tensión 32. El elevador de tensión 32 está conectado a un microcontrolador comprendido en el interfaz 35 del aparato de cocción 40, de modo que el microcontrolador es capaz de leer una señal suficiente.

Con el objetivo de asegurar que la temperatura de los focos radiantes 1 , T, 1”, T” y 1”” en cualquiera de los ejemplos y/o realizaciones descritos, medida por el sensor de temperatura 10 correspondiente y leída por el circuito de lectura de temperatura 31 , es correcta, asegurándose de este modo que no hay riesgo eléctrico o térmico para el usuario, se ejecutan una serie de controles de modo rutinario para comprobar si la señal de temperatura leída es la correspondiente al interior del foco radiante 1 , T, 1”, T” y 1”” o si por el contrario se debe a un fallo por alguno de los siguientes motivos:

• cortocircuito de cualquier componente del circuito de lectura de temperatura 31 que provocaría que el sensor de temperatura estuviera dando el mismo valor constante a 0 V o a 5 V independientemente de cualquier variación en la potencia a través del interfaz 35, etc.,

• apertura del circuito de lectura de temperatura 30 por rotura de pista, cable del termopar 10 o componente soldado que devuelva un valor fijo o incorrecto del term o par,

• rotura de la NTC que devuelva un valor fijo a un valor de temperatura que no varía,

• apertura del circuito de compensación que pueda provocar un valor fijo o un valor incorrecto, y/o

• daño en el interior del foco radiante, que puede provocar una variación de la señal de temperatura leída con respecto al tiempo inusual, bien por excesivamente rápida o bien por excesivamente lenta.

Para ello, el método de control comprende las siguientes etapas:

• lectura del termopar y control de la desviación de temperatura de un rango predeterminado para un nivel de potencia determinado a través del interfaz 35,

• comprobación de la existencia de cortocircuito en cualquier componente del circuito de lectura de temperatura,

• comprobación de la existencia de una rotura en cualquier componente del circuito de lectura,

• comprobación de temperatura a un valor fijo, y

• comprobación de la dinámica de la temperatura respecto a una variación de potencia.

El control de desviación de temperatura se lleva a cabo analizando si al microcontrolador llega una señal de temperatura que está fuera de un rango de temperatura predeterminado considerado normal establecido para cada nivel de potencia determinado a través del interfaz 35. Para comprobar la existencia de cortocircuito en algún componente del circuito de lectura 31 , se provoca una señal o impulso y se mide su respuesta. En particular, el microcontrolador provoca una señal A que aplica un cambio de tensión de 0 a 5 V o viceversa en el elevador de señal 32, lo cual provoca un cambio de tensión en el circuito y se espera su respuesta en dos entradas. En una primera entrada B, se comprueba que la señal introducida llega correctamente al elevador de señal 32, es decir, se comprueba que no hay ningún error en la salida ni en los componentes intermedios. En una segunda entrada se mide la respuesta amplificada a través del elevador de señal 32 de la señal A, comprobándose que el elevador de señal 32 funciona o no correctamente.

Cuando se varía la potencia a través del interfaz 35, la medición de la temperatura del sensor 10 cambia, aunque sea poco. En caso contrario se puede considerar que hay alguna anomalía en foco radiante. Así pues, en un primer instante, cuando el foco radiante está apagado y se actúa sobre el interfaz 35, el microcontrolador debe registrar un incremento de temperatura dentro de un rango predeterminado, tanto en valor absoluto como en la derivada de la temperatura con respecto al tiempo. En caso contrario se considera que hay un fallo. En el caso de que el foco radiante esté en funcionamiento y el usuario actúe sobre el interfaz 35 sobre la potencia, provoca un cambio de temperatura por el cambio de ciclo de los relés que gestionan los pulsos de encendido/apagado de los focos que debe ser detectado por el sensor de temperatura.